JPS61270604A - 精密計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、精密針Ｉｌｌ装置更に詳細には被測定物の２
点間の距離をＣＣＤ等の光学センサを用いて測定する精
密計測装置に関する。

［従来技術］ 従来このような精密計測装置はミクロンオータの距離を
測定するのに用いられており、例えばビデオテープレコ
ーダに用いられる画像記録及び音声記憶用の磁気ヘット
間の距＃等微少距離を正確にＡ１１ｌ定するために用い
られている。このようなビデオテープレコーダでは精密
な記録をうるために両磁気ヘッドは正確に配置しなけら
ばならず、そのため精密針ｆｌ１１装置を用いて磁気ヘ
ッドの磁気キャンプ間の距離が正確であるか否かが測定
される。

従来の精密計測装置ではＣＣＤ　（電荷結合素子）等か
ら構成される１つのセンサ１−に磁気ギャップが結像さ
れ、センサからの信号を処理することにより画像処理を
行なって磁気キャップ間の距離を測定している。

［発明が解決しようとする問題点］ このような測定装置で、例えば比較的長い距離を測定し
ようとする場合には１つのセンサ上にその２点が必ずし
も結像されるとは限らないので、１つの方法としてまず
１つの測定点をセンサに結像してその点に対応した座標
値を求め、続いてセンサあるいは被測定物を移動させて
次の測定点を結像させそれに基づいて２点間の距離を求
めるようにするかあるいは広角レンズを用いて１つのセ
ンサ十に測定すべき２点が結像されるように構成される
。

しかし前者の方法ではセンサあるいはＭｉｌｌ定物を移
動しなければならずそのため精密なＸ１ｌｌ定が不可能
となり、また後者の方法では超広角レンズを用いるため
ひずみが発生したり解像度が悪くなる等の問題点があっ
た。

従って本発明はこのような問題点を解決するために成さ
れたもので２点間の距離を極めて正確に測定できる精密
計測装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明は−１−述した問題点を解決するために結像され
た第１の点を受像する第１のセンサと、結像された第２
の点を受像する同一視野内に配置された第２のセンサと
、第１のセンサからの信号を処理して第１の点に対応す
る座標を演算する手段と、第２のセンサからの信号を処
理して第２の点に対応する座標を演算する手段とを設け
、それにより求められた第１と第２の座標値に従い２点
間の距離を求める構成を採用した。

［作　用］ このような構成において被測定物の第１の点は第１のセ
ンサ上に、また第２の点はこれと同一視野内に配置され
た第２のセンサ上にそれぞれ結像される。通常その結像
はセンサあるいは被測定物を光軸方向に互いに相対移動
させ焦点合わせネれた状態で行なわれる。続いて第１と
第２のセンサからの信号が処理され第１と第２の点に対
応した座標値に従い２点間の距離が求められる。

［実施例］ 以−ド図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

第１図には本発明に係わる装置の全体構成が概略ブロッ
ク図として図示されており、同図において符号１１で示
すものはカメラレンズであり、このレンズ１１によって
基台１２に配置された被測定物１．３　、１４がＭＯＳ
からなるＣＯＤ　（電荷結合素子）センサ３２，３１上
に結像される。被測定物１．３　、１４は本実施例の場
合、例えばビデオテープレコーダに使用される音声記録
用磁気ヘッド、画像記録用磁気ヘッドであり、これらの
磁気ヘッド１３．１４の磁気ギャップ間の距離が測定さ
れる。センサ３１，３２は例えばゴー次元のＭＯＳ　　
ＣＣＤアレイから構成され、レンズ１１によって視野さ
れる同一面に光軸１５を対称に配置される。磁気ヘッド
１．３　、１４は光源１８によりレンズ１７．ミラー１
６を介してほぼ均一に照明される。

センサ３１，３２はそれぞれ二値化処理回路４０．５０
に接続されて、センサの各走査線に対した出力信号から
例えば磁気ギャップ部を「１」、その他の部分を「０」
とする二値化信号が形成される。

これらの二値化信号は画像処理回路６０に入力されそれ
ぞれ走査線に対応した二値化信号に応じメモリ内の各ア
ドレスに磁気ギャップの走査出力信号が格納され、その
ｘ、ｙ、ｚの座標値が演ｅ。

される。

第２図には、第１図の各部分のさらに詳細な構成がブロ
ック図として図示されており、同図において第１図と同
一部分には同一の参照符号を付し、その説明は省略する
。

第２図においてカメラ部ｌＯは、筐体２０を有し、この
筐体の中にレンズ１１．ミラー１６．レンズ１７等が格
納される。この筐体２０は微少移動ステージ２Ｉに取り
付けられ、不図示のステッピングモータにより光軸方向
のＺ方向に往復動され、センサ３１，３２に結像される
像を焦点合わせすることができる。ステージ２１の移動
量はセンサ２２により検出され、センサ信号処理回路２
３を介して画像処理回路６０のＺ方向制御回路６５に入
力される。

またセンサ部３０にはセンサ３１，３２からの信１Ｊを
処理するセンサ信号処理回路３３と、センサを駆動する
クロック信号発生器３４とが接続され、信号読出しクロ
ックに重畳されたセンサからの各信号は二値化処理回路
４０．５０に人力される。

二値化処理回路４０は、センサ３１からの信号を処理す
るもので、アパーチャ回路（フィルタ回路）４】により
クロック信号が除去される。アパーチャ回路４１からの
信号はブランキング回路４２を介してスライス回路４３
により抵抗４４によって定まる所定のしきい値でスライ
スされる。

スライスされた二値化信号は、バッファ４５を介して画
像処理部６０に送られる。また信号処理は、クロック信
号発生器３４からのクロックに同期して行なわれ、この
ためのバッファ回路４６が設けられる。

センサ３２に対応する二値化処理回路５０も二値化処理
回路４０と同一の構成であり、アパーチャ回路５１．ブ
ランキング回路５２．スライス回路５３．バッファ５５
．５６．可変抵抗５４から構成されている。

画像処理回路６０にはインターフェース６１を介してバ
ッファ４５．５５からの二値化信号を格納するビデオＲ
ＡＭ６２が設けられる。

このビデオＩ（ＡＭ６２には、被測定物、すなわち磁気
ヘッド１３．１４の所定の点のＸ、Ｙ座標を演算する演
算回路６３及び２座標を定める演算回路６４が接続され
る。

これらのインターフェース６１．ビデオＲＡＭ６２、演
算回路６３．６４はそれぞれアドレスデータコントロー
ルバス６８を介して全体を制御するＣＰＵ（中央演算回
路）６６に接続される。

また同様にＣＰＵ６６にはＺ方向制御回路６５が接続さ
れ、それぞれステージ２１のＺ方向の移動を制御すると
ともに、ＣＲＴコントローラ６７を介して演算結果を出
力するＴＶモニタ７２　、７３雛びにプリンタ７４が制
御される。このＣＰＵは操作パネル８０に配置されたキ
ーを介して操作することができる。

次にこのように構成された本発明に係わる距離測定回路
の動作を第３図のフローチャート及び第４図の波形図を
参照して説明する。

まず第３図のステップＳｌ、ＴＩに示したように磁気ヘ
ッド１３．１４の像をレンズ１１を介してセンサ３１，
３２１−に結像する。第４図（Ａ）にはそれぞれセンサ
３１　、３２　にの磁気ヘッド１、４．　、１．３の像
１４′がそれぞれ図示されている。なおＧ　Ｉ）、、・
それぞれ距＃測定される磁気ヘラドの磁気ギャップであ
る。

続いてステツプＳ２においてセンサ３１より信号読み出
しが行なわれる。これは矢印８５で図示したように走査
することにより行なわれる。画像１４′は走査線を例え
ば上から下へ下げることにより順次走査することで得ら
れるが、走査線８５はその１つの走査線を示している。

このようにして走査されたときの１つの走査線８５によ
って得られるセンサ信号処理回路３３の出力信号が第４
図（Ｂ）に図示されており、走査線８５に沿った出力８
６と信号読出しクロック３５が重畳されている。

続いてステップＳ３において信号読出しクロックの除去
とブランキング付加が行なわれる。信号読出しクロック
の除去はアパーチャ回路４１によりブランキング４１加
はブランキング回路４２により行なわれ、それぞれの出
力波形が第４図（Ｃ）、（Ｄ）に図示されている。なお
同図において符号８７は磁気ギャップＧに対応した信号
波形である。

続いてステップＳ４においてスライス処理が行なわれる
。抵抗４４を設定することにより得られる所定のスライ
ス１／ベル８８により反転されたセンサ信号のスライス
が行なわれ（第４図（Ｅ）参照）、第４１Ｎ（Ｆ）に示
したようにスライスに従った二値化信号９１が得られる
。

なお、第４図（Ｅ）において符号９０は磁気ギャップ部
の信号である。

センサ３２上の像に対する二値化処理が同様にステップ
Ｔ１〜Ｔ４により二値化処理回路５０により行なわれる
。

続いて第３図のステップＳ５において、センサ３１．１
ニーの像の焦点合わせを行なう。

続いてステップＳ９において磁気ギャップＧのデータを
ＲＡＭ６２に書き込む。この状態が第５図（Ａ）に図示
されており、磁気キャンプに対応するメモリ部分９４に
は例えばｒｌ」が書き込まれる。続いてステップＳ１０
においてＲＡＭ６２のデータを読み出し、ギャップの中
心９５の座標（Ｘ＋　）、（Ｙ＋　）を演算し、そのデ
ータをステップＳ１１において出力する。

続いてステップＴ５〜Ｔ８に移ってセンサ３２上の像に
対してセンサ３１上の像と同様に焦点合わせを行ない、
その２方向の位置ｚ２を求める。

ステップＴ９では磁気キャップＧ′のデータをビデオＲ
ＡＭ６２に書き込む。

この状態が第５図（Ｂ）に図示されている。続いてステ
ップＴＩＯにおいてキャップ中心９６の座標（Ｘ２．Ｙ
２）を演算し、ステップＴｌｌにおいてそのデータを出
力する。続いてステ・、プＴ　１２　、　Ｔ　ｉ　３　
ニオイテＸ１　　、　Ｘ２　（７）データよりｘ、−ｘ
２を演算し、磁気ギャップ間の距離を求め、それをモニ
タ７’２．７３あるいはプリンタ７４に出力する。

なお１−述した実施例では、センサは２個であったが、
これに限定されることなく、２個以トのセンサを設け、
それを光軸を中心に対称配置するようにしてもよい。例
えば第６図に図示したように４個の二次元アレイセンサ
１０１〜１０４を配置することにより、点線で図示した
ように大きな面積のアｌ／イセンサを得たことと等価に
することが［発明の効果］ 以１−説明したように本発明によれば、同一視野内に別
の複数のセンサを設は各センサからの信号を処理するこ
とにより各点に対応する座標を求め距離を測定するよう
にしているので１つのセンサーｌ−に結像されない距離
をセンサを移動させたりあるいは超広角レンズを用いる
ことなく極めて正確に広視野内の距離を超精密計測する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略構成を示したプロ・ンク図、
第２図は第１図のさらに詳細な構成を示したブロック図
、第３図は制御の流れを示すフローチャー１・図、第４
図（Ａ）〜（Ｆ）は第２図の信号波形を示す波形図、第
５図（Ａ）、（Ｂ）はメモリ上のデータを示す説明図、
第６図は複数個のセンサを用いたときの配置説明図であ
る。 １０・・・カメラ部　　　３０・・・センサ部４０．５
０・・・二値化処理回路 ６０・・・画像処理回路 第３図 Ｑ）　　　　　寸 ○　　　　　０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定物の第１の点と第２の点間の距離を測定する
   精密計測装置において、 ａ）結像された第１の点を受像する第１のセンサと、 ｂ）結像された第２の点を受像する同一視野内に配置さ
   れた第２のセンサと、 ｃ）第１のセンサからの信号を処理して第１の点に対応
   する座標を演算する手段と、 ｄ）第２のセンサからの信号を処理して第２の点に対応
   する座標を演算する手段とを備え、 求められた第１と第２の座標値に従い第１と第２の点間
   の距離を求めることを特徴とする精密計測装置。 ２）前記第１と第２のセンサを被測定物に対して光軸方
   向に相対的に移動できるようにし、第１と第２の点をそ
   れぞれセンサ上に焦点合わせされた形で結像したのち第
   １と第２の点に対応する座標を求めることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の精密計測装置。 ３）前記第１と第２のセンサより求められた第１と第２
   の座標値に補正を加えることによって、センサ相互の位
   置及び相互の傾きを補正することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の精密計測装置。